Heat Conduction

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出版者:CRC Press
作者:James M. Hill
出品人:
页数:334
译者:
出版时间:1991-3-31
价格:USD 89.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780632017164
丛书系列:
图书标签:
  • 热传导
  • 传热学
  • 热工程
  • 工程热物理
  • 传热分析
  • 边界元法
  • 数值模拟
  • 热传递
  • 材料科学
  • 工程应用
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具体描述

深入探索:从宏观到微观的传热现象与工程应用 本书籍聚焦于现代工程科学中至关重要的一个核心领域:传热学,特别侧重于热量如何在不同介质和复杂系统中进行有效传递、储存与耗散的机制。 本书旨在为读者提供一个既有坚实理论基础又紧密贴合实际工程需求的传热学知识体系,而非局限于单一的导热过程探讨。 第一部分:传热学的基本原理与模型构建 本书首先奠定了传热学的基础,系统地回顾了热力学第一定律和第二定律在传热分析中的应用。我们详细阐述了热流密度、温度梯度、热阻等关键物理量,并深入探讨了稳态与非稳态传热过程的数学描述。 傅里叶定律的深度剖析: 我们不仅仅停留在对一维、二维和三维稳态导热问题的求解,更引入了非均匀介质和移动边界条件下的傅里叶定律的修正与应用。特别地,书中通过大量的实例演示了求解拉普拉斯方程和泊松方程的解析方法(如分离变量法、傅里叶级数展开)和数值方法(有限差分法的基础构建),确保读者能够驾驭复杂几何形状下的热流分布问题。 对流传热的机制与边界层理论: 书中对流换热部分,强调了动量守恒、质量守恒与能量守恒在流体边界层内的耦合作用。我们深入分析了牛顿粘性流体和牛顿型流体在层流与湍流条件下的热边界层发展。重点讲解了努塞尔数(Nu)的关联式推导与应用,涵盖了从经典板状流动到管内流动的广泛情况。对于自然对流,我们详细解析了浮力项的物理意义及其在瑞利数(Ra)控制下的热边界层分离现象。 辐射传热的量子基础与工程建模: 辐射部分超越了简单的黑体辐射定律,深入探讨了普朗克定律、维恩位移定律和斯忒藩-玻尔兹曼定律的物理根源。书中着重于灰体、漫射表面的辐射特性(发射率、吸收率、反射率的相互关系),并详尽推导了表面间辐射换热的几何因子(视图因子)的计算方法,包括自遮蔽和相互遮蔽的情况。此外,还包含了对非透明、半透明介质中辐射传输的初步探讨,例如在燃烧室或玻璃结构中的应用。 第二部分:传热学的工程应用与系统分析 本书的后半部分致力于将理论转化为解决实际工程问题的工具,涵盖了从设备设计到能源效率提升的多个层面。 热交换器的设计与优化: 详细介绍了并流、逆流、错流等不同配置下热交换器的运行原理。我们系统地介绍了平均温度差(LMTD)法和有效性-NTU法,并比较了它们的适用场景。针对壳管式、板式和表面翅片式热交换器,书中提供了具体的换热面积计算、压降估算和防污性能的考量,旨在指导读者进行高效能热能回收系统的设计。 强化传热技术与表面设计: 针对现有换热设备面临的传热效率瓶颈,本书专门辟出章节介绍强化传热(Enhanced Heat Transfer)技术。这包括:增加表面积(如翅片设计、微通道结构)、诱导湍流(如插入件、横向肋片)、以及表面特性的改变(如表面微结构、润湿性控制)。我们提供了不同强化技术对传热系数和泵功比影响的量化分析。 瞬态热分析与材料响应: 针对需要快速响应或温度波动剧烈的系统(如电子设备冷却、快速加热过程),书中详细阐述了集总系统分析法(Lumped Capacitance Method)的适用条件和局限性。对于需要考虑温度场空间分布的非均匀瞬态传热问题,我们引入了比奥数(Biot Number)和傅里叶数(Fourier Number)的物理意义,并结合彭斯勒图(Heisler Charts)的应用,指导工程师评估物体加热或冷却过程中的时间特性。 热物理性质的测量与不确定性分析: 理解材料的热物理性质是精确传热分析的前提。本书介绍了用于测量热导率、比热容、热扩散系数的主流实验方法,如瞬态热线法、激光闪射法等。同时,我们强调了实验数据的不确定性传播在最终工程计算中的影响,提供基础的误差分析方法。 本书的特色与目标读者: 本书的编写风格力求严谨且富有启发性,通过结合经典案例(如雷诺数、普朗克平均定律的推导)与现代工程挑战(如芯片散热、相变材料应用),构建了一个全面且实用的传热学知识图谱。 目标读者包括: 1. 机械工程、化学工程、航空航天工程等专业的高年级本科生和研究生。 2. 致力于从事热管理系统设计、能源设备研发、过程控制等领域工作的工程师和科研人员。 通过对本书的学习,读者将不仅掌握分析和求解传热问题的数学工具,更能深刻理解热现象背后的物理机制,从而能够独立应对复杂工程环境下的热力学挑战。

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读后感

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用户评价

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《流体力学:从基础到应用》这本书的实用价值和理论深度达到了一个近乎完美的平衡点。对于工程背景的读者而言,它提供的不仅仅是纳维斯-斯托克斯方程的罗列,而是对这些方程在不同边界条件和流场假设下如何简化、如何求解的详尽指导。作者的笔法非常“动手派”,大量的实例分析和工程案例穿插其中,使得枯燥的张量分析和偏微分方程不再是空中楼阁。比如,在讲解湍流模型时,书中对雷诺平均纳维斯-斯托克斯(RANS)方程的介绍,清晰地指出了不同湍流模型(如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$)的适用范围和内在缺陷,这对于任何进行CFD模拟的人来说都是宝贵的经验之谈。更令人称赞的是,它没有忽视理论的根基,对伯努利方程的推导和限制条件进行了严谨的讨论,避免了在实际应用中因盲目套用公式而产生的错误。读完关于边界层分离和升力产生的章节,我对于机翼设计和管道输送中的能量损失有了全新的、基于第一性原理的理解。这本书就像一个经验丰富的工程师的工具箱,里面装满了应对复杂流体问题的有效工具和深刻洞察。

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这本《热力学基础》简直是为那些渴望真正理解世界运转机制的人准备的饕餮盛宴。初翻开时,那种严谨的逻辑和清晰的推导就让人眼前一亮。作者并没有满足于抛出公式,而是像一位耐心的导师,一步步带领读者穿越概念的迷雾。它不仅仅是教科书式的堆砌知识点,更像是一部精妙的哲学论著,探讨能量的本质与转化。我尤其欣赏它在阐述熵增定律时所采用的类比——那种将宏观现象与微观粒子运动巧妙结合的方式,让原本抽象的概念变得触手可及。读完关于热平衡态的那几章,我感觉自己看待日常生活中比如咖啡冷却、冰块融化这些现象的视角都彻底被重塑了。书中对理想气体模型的假设和由此推导出的结果进行了非常深入的剖析,同时也不回避其局限性,这种诚实的态度在许多同类书籍中是难得一见的。特别是关于卡诺循环效率的推导部分,作者采用了好几种不同的路径进行论证,每一种都从不同的侧面强化了核心思想,确保读者不会因为某一种理解的偏差而卡住。如果你期待一本能让你在阅读后,能用更深刻的物理语言去描述周围世界变化的书籍,这本书绝对值得你花费时间去细细品味每一个论证的细节。

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拿起《量子力学导论》这册书的时候,我原本以为会陷入一片晦涩难懂的数学泥潭,但出乎意料的是,作者展现了惊人的叙事能力。它不像某些教材那样,上来就用复杂的算符代数将读者击退,而是选择了一条更具物理直觉的路径。开篇对黑体辐射和光电效应的历史回顾,不仅仅是背景知识的补充,更是为后续波粒二象性理论的建立奠定了坚实的思想基础。作者对于波函数概念的引入,处理得极其优雅,通过概率诠释的逐步深化,让“测不准”不再是令人沮丧的数学限制,而成为自然界内在的一种深刻属性。我特别喜欢其中关于原子光谱的讨论,如何从能级跃迁的简洁模型中,完美解释了氢原子光谱的精细结构,这种理论的强大解释力本身就是对物理学之美的最好证明。整本书的行文节奏把握得非常好,复杂的概念往往会被拆解成若干个易于消化的逻辑块,每个块之间都有清晰的过渡和内在联系。对于那些害怕量子物理的人来说,这本书提供了一个温柔而坚定的入口,它让你感觉自己不是在被动接受知识,而是在与伟大的物理学家们一同探索未知的疆域。

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这本名为《电磁场与电磁波》的著作,简直是电磁学领域的一座灯塔。它彻底颠覆了我之前对麦克斯韦方程组那种“冷峻而不可侵犯”的印象。作者的讲解方式非常注重物理图像的构建,避免了单纯的数学操作。例如,在阐述法拉第电磁感应定律时,书中并没有立刻跳到积分形式,而是先通过一个想象中的回路,清晰地展示了变化的磁通量如何“驱动”电子产生运动,这种对“场”这种概念的具象化描述,极大地降低了初学者的理解门槛。对于波的传播部分,作者对亥姆霍兹方程的推导流畅自然,并且在引入边界条件分析时,对于反射和折射现象,他不仅给出了斯托克斯公式,更详尽地解释了电场和磁场矢量在界面上必须满足的连续性条件背后的物理意义。书中穿插的射频电路和天线理论的初步应用,也让读者看到了这些看似抽象的方程在实际工程中的巨大威力。阅读这本书的过程,就像是获得了一副透视世界的眼镜,让你能清晰地“看到”那些无形的电磁力在空间中是如何运动、如何相互作用的。

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坦白说,《材料科学导论》这本书在我的书架上占据了非常特殊的位置,因为它成功地将微观结构与宏观性能之间的桥梁搭建得异常坚固。它的叙事结构不是简单的材料分类罗列,而是围绕“结构-性能-处理”这一核心三角关系展开的。例如,在讨论金属的强化机制时,作者不仅描述了位错的概念,更用生动的图示展示了晶界、析出物如何有效钉扎位错运动,从而解释了合金强化的物理本质。书中对陶瓷和聚合物的讨论也同样精彩,没有将它们视为金属的附属品,而是分别深入探讨了离子键、共价键和高分子链的缠绕对材料特性的决定性影响。我印象最深的是关于相图的解读部分,作者讲解了杠杆原理和冷却曲线的每一个斜率变化所代表的物理意义,让你真正理解热处理是如何控制材料命运的。这本书的价值在于,它教会你如何像材料科学家一样思考:任何一种材料的“脾气秉性”都不是偶然的,而是其内部原子排列和键合方式的必然结果。对于任何想在工程领域走得更远的人来说,这本书提供了不可或缺的底层认知框架。

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